JPH04179819A - 通電発熱型ヒーター及び触媒コンバーター - Google Patents
通電発熱型ヒーター及び触媒コンバーターInfo
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- JPH04179819A JPH04179819A JP30543090A JP30543090A JPH04179819A JP H04179819 A JPH04179819 A JP H04179819A JP 30543090 A JP30543090 A JP 30543090A JP 30543090 A JP30543090 A JP 30543090A JP H04179819 A JPH04179819 A JP H04179819A
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Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、ハニカム構造体に、ゼオライトを主成分とす
る吸着材を被覆した通電発熱型ヒーター及び触媒コンバ
ーターに関する。
る吸着材を被覆した通電発熱型ヒーター及び触媒コンバ
ーターに関する。
これらは温風ヒーターなどの民生用ヒーター。
自動車の排気ガス浄化用のプレヒーター等の工業用ヒー
ターとして好適に使用でき、また自動車の排気ガス浄化
用などの触媒コンバーターとしても好ましく適用できる
。
ターとして好適に使用でき、また自動車の排気ガス浄化
用などの触媒コンバーターとしても好ましく適用できる
。
[従来の技術]
自動車等の排気ガスを浄化するために用いられる触媒コ
ンバーターは、触媒が触媒作用を発揮するために所定温
度以上に昇温されることが必要であるので、自動車の始
動時等の未だ触媒が十分に昇温していない場合には触媒
を加熱することが必要となる。
ンバーターは、触媒が触媒作用を発揮するために所定温
度以上に昇温されることが必要であるので、自動車の始
動時等の未だ触媒が十分に昇温していない場合には触媒
を加熱することが必要となる。
従来、このような触媒を加熱するための提案として1例
えば実開昭63−67609号公報に記載の技術が知ら
れている。この実開昭63−67609号公報には、セ
ラミラフ製主モノリス触媒の上流側に近接させてメタル
担体にアルミナをコートシた電気通電可能なメタルモノ
リス触媒を配設した触媒コンバーターか開示されている
。
えば実開昭63−67609号公報に記載の技術が知ら
れている。この実開昭63−67609号公報には、セ
ラミラフ製主モノリス触媒の上流側に近接させてメタル
担体にアルミナをコートシた電気通電可能なメタルモノ
リス触媒を配設した触媒コンバーターか開示されている
。
また、排気ガス中の有害成分(HC,Co、N0X)の
うち、特にHC(炭化水素)は光化学スモッグ(オキシ
ダント)の原因となるため、規制か強化されつつあり、
エンジン始動時に大量に排出されるHCをゼオライトの
吸着作用を利用して浄化する試みがなされている。例え
ば、排ガス系に浄化触媒とその上流側にゼオライト等の
吸着材、あるいは触媒を担持した吸着材を配置した自動
車排ガス浄化装置も提案されている。(例えば、特開平
2−75327号公報、特開平2−173312号公報
、特開平2−135126号公報等を参照) さらに、特開平2−126937号公報には、メタル担
体上にゼオライトをコートした吸着材か開示されている
。
うち、特にHC(炭化水素)は光化学スモッグ(オキシ
ダント)の原因となるため、規制か強化されつつあり、
エンジン始動時に大量に排出されるHCをゼオライトの
吸着作用を利用して浄化する試みがなされている。例え
ば、排ガス系に浄化触媒とその上流側にゼオライト等の
吸着材、あるいは触媒を担持した吸着材を配置した自動
車排ガス浄化装置も提案されている。(例えば、特開平
2−75327号公報、特開平2−173312号公報
、特開平2−135126号公報等を参照) さらに、特開平2−126937号公報には、メタル担
体上にゼオライトをコートした吸着材か開示されている
。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、実開昭63−67609号公報記載の触
媒コンバーターは、プレヒーターたるメタルモノリス触
媒と主モノリス触媒から構成されるもので、エンジン始
動時に排気ガス中のHC成分が浄化され難いという問題
がある。
媒コンバーターは、プレヒーターたるメタルモノリス触
媒と主モノリス触媒から構成されるもので、エンジン始
動時に排気ガス中のHC成分が浄化され難いという問題
がある。
また、排ガス系に、浄化触媒とその上流側にゼオライト
等の吸着材を配置した自動車排気ガス浄化装置(特開平
2−75327号公報)では、浄化触媒の上流側で吸着
材によってHCか吸着されても、暖機とともに吸着材か
らHCが脱離し、その結果相当量のHCが未だ十分に加
熱されていない浄化触媒を通過してしまうという問題が
ある。
等の吸着材を配置した自動車排気ガス浄化装置(特開平
2−75327号公報)では、浄化触媒の上流側で吸着
材によってHCか吸着されても、暖機とともに吸着材か
らHCが脱離し、その結果相当量のHCが未だ十分に加
熱されていない浄化触媒を通過してしまうという問題が
ある。
特開平2−173312号公報は、主通路に触媒を、バ
イパス通路には吸着材を備え、エンジン始動時には切換
手段によりバイパス通路に排気ガスを通し、エンジン始
動後排気ガスが触媒の活性温度に達した時切換手段によ
り排気ガスを主通路の触媒に流す技術が開示されている
が、この場合、主通路の触媒が完全に暖まるまで待機す
るのは機構が複雑となり主通路の触媒自身か暖まるまて
の未浄化成分の触媒通過が無視できない。
イパス通路には吸着材を備え、エンジン始動時には切換
手段によりバイパス通路に排気ガスを通し、エンジン始
動後排気ガスが触媒の活性温度に達した時切換手段によ
り排気ガスを主通路の触媒に流す技術が開示されている
が、この場合、主通路の触媒が完全に暖まるまで待機す
るのは機構が複雑となり主通路の触媒自身か暖まるまて
の未浄化成分の触媒通過が無視できない。
又、排ガス系に、浄化触媒とその上流側に触媒を相持し
た吸着材を配置した自動車排気ガス浄化装置(特開平2
−135126号公報)においては、吸着材自体の熱容
量で浄化触媒の立上りか遅れるという問題があり、さら
に吸着材に触媒成分を添加してもその容量に限界かあり
、充分な浄化かできないという欠点がある。
た吸着材を配置した自動車排気ガス浄化装置(特開平2
−135126号公報)においては、吸着材自体の熱容
量で浄化触媒の立上りか遅れるという問題があり、さら
に吸着材に触媒成分を添加してもその容量に限界かあり
、充分な浄化かできないという欠点がある。
さらに、特開平2−126937号公報には吸着材のみ
が記載され、ヒーターあるいはC01HC,No、を含
めた排気ガスの触媒コンバーターについては記載されて
いない。
が記載され、ヒーターあるいはC01HC,No、を含
めた排気ガスの触媒コンバーターについては記載されて
いない。
[課題を解決するための手段] “
従って、本発明は上記従来の問題を解消した通電発熱型
ヒーター及び触媒コンバーターを提供することを目的と
するものである。
ヒーター及び触媒コンバーターを提供することを目的と
するものである。
そしてその目的は、本発明によれば、多数の貫通孔を有
するハニカム構造体に、ゼオライトを主成分とする吸着
材、あるいは該吸着材に触媒成分を相持させた吸着・触
媒組成物を被覆するとともに、通電のための少なくとも
2つの電極を設け、前記ハニカム構造体における貫通孔
内のガス流体を加熱することを特徴とする通電発熱型ヒ
ーター、により達成することができる。
するハニカム構造体に、ゼオライトを主成分とする吸着
材、あるいは該吸着材に触媒成分を相持させた吸着・触
媒組成物を被覆するとともに、通電のための少なくとも
2つの電極を設け、前記ハニカム構造体における貫通孔
内のガス流体を加熱することを特徴とする通電発熱型ヒ
ーター、により達成することができる。
また、本発明では、主モノリス触媒の上流側または下流
側、あるいは主モノリス触媒と主モノリス触媒の間に、
上記の通電発熱型ヒーターを配設した触媒コンバーター
、か提供される。
側、あるいは主モノリス触媒と主モノリス触媒の間に、
上記の通電発熱型ヒーターを配設した触媒コンバーター
、か提供される。
本発明においては、電極間にスリット等の抵抗調節機構
を設けることかエンジン始動時の低温排気カスを迅速に
加熱・昇温てきるため好ましい。
を設けることかエンジン始動時の低温排気カスを迅速に
加熱・昇温てきるため好ましい。
また、ゼオライトとしては、Si/Al比が40以上の
高シリカゼオライトを用いると、耐熱性か向上して触媒
の適用条件か緩和され、好ましい。
高シリカゼオライトを用いると、耐熱性か向上して触媒
の適用条件か緩和され、好ましい。
さらに吸着・触媒組成物が、(a) Pt 、 Pd
、 Rh、lr及びRuから選択される少なくとも1種
の貴金属とイオン交換されたSi/Al比か40以上の
高シリカゼオライトと、(b) Pt 、 Pd 、
Rh 、 Ir及びRuから選択される少なくとも1種
の貴金属を含有する耐熱性酸化物とからなる組成物を用
いることが好ましい。
、 Rh、lr及びRuから選択される少なくとも1種
の貴金属とイオン交換されたSi/Al比か40以上の
高シリカゼオライトと、(b) Pt 、 Pd 、
Rh 、 Ir及びRuから選択される少なくとも1種
の貴金属を含有する耐熱性酸化物とからなる組成物を用
いることが好ましい。
なお、ハニカム構造体としては、粉末原料をハニカム状
に成形し焼結させたものを用いることか好ましい。
に成形し焼結させたものを用いることか好ましい。
[作用コ
本発明は、ハニカム構造体に、ゼオライトを主成分とす
る吸着材、あるいはそれに触媒成分を担持させた吸着・
触媒組成物を被覆し、かつ通電のための電極を設けた通
電発熱型のヒーター、および、当該ヒーターと主モノリ
ス触媒とからなる触媒コンバーターである。
る吸着材、あるいはそれに触媒成分を担持させた吸着・
触媒組成物を被覆し、かつ通電のための電極を設けた通
電発熱型のヒーター、および、当該ヒーターと主モノリ
ス触媒とからなる触媒コンバーターである。
吸着材又は吸着・触媒組成物かハニカム構造体に被覆さ
れていない従来の通電発熱型ヒーターの場合、消費電力
の都合上、エンジン始動前に数十秒間通電して、セルモ
ーター駆動時はオツとし、′その後再びヒーターを通電
発熱させるシステムか主流であった。
れていない従来の通電発熱型ヒーターの場合、消費電力
の都合上、エンジン始動前に数十秒間通電して、セルモ
ーター駆動時はオツとし、′その後再びヒーターを通電
発熱させるシステムか主流であった。
しかしながら、本発明のヒーターは吸着材あるいは吸着
・触媒組成物かハニカム構造体に被覆されているため、
エンジン始動前に通電することなく、セルモーター駆動
のエンジン始動時においてはゼオライトによる吸着機能
を利用して低温排気カス中の未燃HCを捕捉し、その後
このヒーターに通電すると同時に捕捉されたHCは脱離
を開始し、その下流側等に配置された主モノリス触tI
jLおよび/又はヒーター上の触媒か瞬時に加熱される
ためにHCは好適に反応浄化される。
・触媒組成物かハニカム構造体に被覆されているため、
エンジン始動前に通電することなく、セルモーター駆動
のエンジン始動時においてはゼオライトによる吸着機能
を利用して低温排気カス中の未燃HCを捕捉し、その後
このヒーターに通電すると同時に捕捉されたHCは脱離
を開始し、その下流側等に配置された主モノリス触tI
jLおよび/又はヒーター上の触媒か瞬時に加熱される
ためにHCは好適に反応浄化される。
尚、エンジン始動時のエンジン排ガスはリッチ側(酸素
不足雰囲気)になるため、HCやCOの酸化に必要な酸
化性ガス、例えば二次空気の排ガス中への導入が必要で
ある。
不足雰囲気)になるため、HCやCOの酸化に必要な酸
化性ガス、例えば二次空気の排ガス中への導入が必要で
ある。
本発明において吸着材として用いるゼオライトの種類と
しては特に限定されないが、Y型、モルデナイトなどの
他、一般に市販されているモーどル社、コンテツク社の
ZSM−5、ZSM−8、シリカライト(UOP社)な
どか好適である。また、X型、Y型、モルデナイト等を
ゼオライト骨格から脱アルミニウム処理をしてSi/A
l比を高めたものも好適に用いることかてきる。さらに
、Si/Al比か40以上の高シリカゼオライトを用い
ることか好ましい。Si/Al比が40未満であると、
耐熱性が不足すると共に、親水性が増大するため、排ガ
ス中の水分か強く吸着し好ましくない。
しては特に限定されないが、Y型、モルデナイトなどの
他、一般に市販されているモーどル社、コンテツク社の
ZSM−5、ZSM−8、シリカライト(UOP社)な
どか好適である。また、X型、Y型、モルデナイト等を
ゼオライト骨格から脱アルミニウム処理をしてSi/A
l比を高めたものも好適に用いることかてきる。さらに
、Si/Al比か40以上の高シリカゼオライトを用い
ることか好ましい。Si/Al比が40未満であると、
耐熱性が不足すると共に、親水性が増大するため、排ガ
ス中の水分か強く吸着し好ましくない。
上記高シリカゼオライトは、よく知られる通常のゼオラ
イトと同様、結晶の単位格子の最小単位が結晶性アルミ
ノ珪酸塩で、A1.03及び5in2か互いに酸素イオ
ンにより連続的に結合したものであるが、Si/Al比
が通常のゼオライトの1〜5に比し約10以上と高いも
のである。本発明においては、上記のように特にSi/
Al比が40以上の高シリカゼオライトが好ましい。一
方、 Si/Al比か1000を超えると吸着容量その
ものか低下すること、及び触媒成分を添加する場合、イ
オン交換サイトの数が少なくなるため、少量の貴金属し
かゼオライト中にイオン交換できず、好ましくない。ま
た、上記高シリカゼオライトはH(プロトン)型である
ことが耐熱性の点で好ましい。
イトと同様、結晶の単位格子の最小単位が結晶性アルミ
ノ珪酸塩で、A1.03及び5in2か互いに酸素イオ
ンにより連続的に結合したものであるが、Si/Al比
が通常のゼオライトの1〜5に比し約10以上と高いも
のである。本発明においては、上記のように特にSi/
Al比が40以上の高シリカゼオライトが好ましい。一
方、 Si/Al比か1000を超えると吸着容量その
ものか低下すること、及び触媒成分を添加する場合、イ
オン交換サイトの数が少なくなるため、少量の貴金属し
かゼオライト中にイオン交換できず、好ましくない。ま
た、上記高シリカゼオライトはH(プロトン)型である
ことが耐熱性の点で好ましい。
本発明において、ゼオライトを主成分とする吸着材に担
持する触媒成分としては、Pt、 Pd、 Rh等の貴
金属を含有することが好ましく、さらに高比表面積の耐
熱性酸化物を添加することが着火特性の向上の点で好ま
しい。Pt、 Pd、 Rh等の貴金属はゼオライト及
び/又は耐熱性酸化物に担持されるが、耐熱性3よびN
Oxの選択的除去能(副生成elNH,の発生抑制)な
どから、ゼオライトにイオン交換によって担持されるこ
とか好ましい。
持する触媒成分としては、Pt、 Pd、 Rh等の貴
金属を含有することが好ましく、さらに高比表面積の耐
熱性酸化物を添加することが着火特性の向上の点で好ま
しい。Pt、 Pd、 Rh等の貴金属はゼオライト及
び/又は耐熱性酸化物に担持されるが、耐熱性3よびN
Oxの選択的除去能(副生成elNH,の発生抑制)な
どから、ゼオライトにイオン交換によって担持されるこ
とか好ましい。
以上の触媒特性などに鑑みると、本発明て最適な吸着・
触媒組−物としては、(a) Pt 、 Pd 、 R
h、Ir及びRuから選択される少なくともl@の貴金
属とイオン交換されたSi/Al比か40以上の高シリ
カゼオライトと、 (b) PL 、 Pd 、 Rh
、 lr及びRuから選択される少なくともlI!の
貴金属を含有する耐熱性酸化物とからなる組成物、が挙
げられる。
触媒組−物としては、(a) Pt 、 Pd 、 R
h、Ir及びRuから選択される少なくともl@の貴金
属とイオン交換されたSi/Al比か40以上の高シリ
カゼオライトと、 (b) PL 、 Pd 、 Rh
、 lr及びRuから選択される少なくともlI!の
貴金属を含有する耐熱性酸化物とからなる組成物、が挙
げられる。
ここで上記(a)成分は、高シリカゼオライトとPt、
Pd、 Rh、 Ir及びRuから選択される少なく
とも1種の貴金属とを適当な水溶液にてイオン交換する
ことにより得ることかてきる。上記した所望の性能を発
揮するためには、貴金属のイオン交換率は10〜85%
が好ましく、30〜85%か更に好ましい。
Pd、 Rh、 Ir及びRuから選択される少なく
とも1種の貴金属とを適当な水溶液にてイオン交換する
ことにより得ることかてきる。上記した所望の性能を発
揮するためには、貴金属のイオン交換率は10〜85%
が好ましく、30〜85%か更に好ましい。
高シリカゼオライトとイオン交換された貴金属は、七オ
ライドの交換サイトに固定されて分散性が高く、触媒活
性を有効に保持するとともに飛散されにくく、また高温
下においても凝集することなく長期間にわたり高活性を
維持てきる。
ライドの交換サイトに固定されて分散性が高く、触媒活
性を有効に保持するとともに飛散されにくく、また高温
下においても凝集することなく長期間にわたり高活性を
維持てきる。
この貴金属イオン交換ゼオライトは、例えば次のように
作製される。
作製される。
高シリカゼオライトを10−4〜1O−11017文の
カチオン型金属イオンを含有する溶液に浸漬し、常温か
ら100℃、好ましくは80〜90℃で約2時間以上静
置または攪拌あるいはN流することにより貴金属成分を
イオン交換し、要すれば濾過、水洗を繰り返してイオン
交換された貴金属以外を除去する。イオン交換後は1通
常80〜150℃て乾燥し、更に300〜1000℃、
酸化または還元雰囲気下て約1〜10時間焼成すること
により作製できる。
カチオン型金属イオンを含有する溶液に浸漬し、常温か
ら100℃、好ましくは80〜90℃で約2時間以上静
置または攪拌あるいはN流することにより貴金属成分を
イオン交換し、要すれば濾過、水洗を繰り返してイオン
交換された貴金属以外を除去する。イオン交換後は1通
常80〜150℃て乾燥し、更に300〜1000℃、
酸化または還元雰囲気下て約1〜10時間焼成すること
により作製できる。
またゼオライトへ、CeO2、La20:+等希土類金
属やアルカリ土類金属の酸化物を添加すると、希土類金
属の酸素貯蔵能力による三元浄化性能か広がることにな
りその適用か多様化てき、しかもアルカリ土類金属添加
によって耐熱性が向上することから好ましい。
属やアルカリ土類金属の酸化物を添加すると、希土類金
属の酸素貯蔵能力による三元浄化性能か広がることにな
りその適用か多様化てき、しかもアルカリ土類金属添加
によって耐熱性が向上することから好ましい。
一方上記(b)成分の耐熱性酸化物としては、A1.0
3. Tie、、ZrO*、 5if2あルイハコレラ
ノ複合酸化物を用いることかてきる。又、これらの酸化
物にCeO,、La、03等島土類金属やアルカリ土類
金属の酸化物を添加することも、上述のように三元浄化
性能が広がり、しかも耐熱性か向上することから好まし
い、そして、この(b)成分は、耐熱性酸化物に上記し
た貴金属の少なくともllIを担持させて構成される。
3. Tie、、ZrO*、 5if2あルイハコレラ
ノ複合酸化物を用いることかてきる。又、これらの酸化
物にCeO,、La、03等島土類金属やアルカリ土類
金属の酸化物を添加することも、上述のように三元浄化
性能が広がり、しかも耐熱性か向上することから好まし
い、そして、この(b)成分は、耐熱性酸化物に上記し
た貴金属の少なくともllIを担持させて構成される。
上記(a)成分と(b)成分の構成重量比としては、(
a):(b)=10〜85:90: 15とすることが
好ましい、(a)成分が10重量%未満では。
a):(b)=10〜85:90: 15とすることが
好ましい、(a)成分が10重量%未満では。
NOXの選択的除去能(副生成物N Hsの発生抑制)
が得られ難く、85重量%を超えると着火性能か劣るよ
うになる。
が得られ難く、85重量%を超えると着火性能か劣るよ
うになる。
本発明の吸着・触媒組成物において、貴金属の総相持量
は、lO〜35 gift”の範囲が好ましく、15〜
30 gift3かさらに好ましい。貴金属担持量が1
0g/ft’未満の場合、着火特性、耐久性に問題があ
り、35 gift3を超えるとコスト高となる。この
ようにSi/Al比40以上の高シリカゼオライトを用
いることにより、本発明の触媒では、貴金属のRhを、
従来の排気ガス浄化用触媒か5g7ft”以上担持させ
る必要かあったのに対し、5g/fL3未満の相持量で
も十分にNOxのN2への選択的浄化能を発現でき、更
にθ〜2 g/H3の相持量でも、低温で被毒物質低含
有量等の比較的穏和な条件で使用される場合には、実用
上十分な選択性を発現できる。
は、lO〜35 gift”の範囲が好ましく、15〜
30 gift3かさらに好ましい。貴金属担持量が1
0g/ft’未満の場合、着火特性、耐久性に問題があ
り、35 gift3を超えるとコスト高となる。この
ようにSi/Al比40以上の高シリカゼオライトを用
いることにより、本発明の触媒では、貴金属のRhを、
従来の排気ガス浄化用触媒か5g7ft”以上担持させ
る必要かあったのに対し、5g/fL3未満の相持量で
も十分にNOxのN2への選択的浄化能を発現でき、更
にθ〜2 g/H3の相持量でも、低温で被毒物質低含
有量等の比較的穏和な条件で使用される場合には、実用
上十分な選択性を発現できる。
次に、本発明に用いるハニカム構造体としては、粉末原
料をハニカム状に成形し焼結させて作製することが好ま
しい。この場合には、いわゆる粉末冶金および押出し成
形法を用いて作製することが好ましく、この場合には、
工程か簡略で低コスト化が図れる利点がある。
料をハニカム状に成形し焼結させて作製することが好ま
しい。この場合には、いわゆる粉末冶金および押出し成
形法を用いて作製することが好ましく、この場合には、
工程か簡略で低コスト化が図れる利点がある。
また、このヒーター及び触媒コンバーターは粉末原料を
用いたハニカム構造体(一体物)とすると、テレスコー
プ現象か生じず、均一な発熱を達成てき、好ましい。
用いたハニカム構造体(一体物)とすると、テレスコー
プ現象か生じず、均一な発熱を達成てき、好ましい。
なお、本発明の通電発熱型ヒーターはハニカム構造体を
金属質とし、そのハニカム構造体の隔壁及び気孔の表面
をA R203、Cr 20 :1等の耐熱性金属酸化
物て被覆することか耐熱性、耐酸化性、耐食性か向上し
好ましい。
金属質とし、そのハニカム構造体の隔壁及び気孔の表面
をA R203、Cr 20 :1等の耐熱性金属酸化
物て被覆することか耐熱性、耐酸化性、耐食性か向上し
好ましい。
本発明の基体であるハニカム構造体の構成材料としては
、通電により発熱する材料からなるものてあれば制限は
なく、金属質てもセラミック質でもよいが、金属質が機
械的強度か高いため好ましい。金属質の場合、例えばス
テンレス鋼やFe−Cr−Al、Fe−Cr、Fe−A
n、Fe−Ni、W−Co、Ni−Cr等の組成を有す
る材料からなるものが挙げられる。上記のうち、Fe−
Cr−AsL、Fe−Cr、Fe−AsLが耐熱性、耐
酸化性、耐食性に優れ、かつ安価で好ましい。
、通電により発熱する材料からなるものてあれば制限は
なく、金属質てもセラミック質でもよいが、金属質が機
械的強度か高いため好ましい。金属質の場合、例えばス
テンレス鋼やFe−Cr−Al、Fe−Cr、Fe−A
n、Fe−Ni、W−Co、Ni−Cr等の組成を有す
る材料からなるものが挙げられる。上記のうち、Fe−
Cr−AsL、Fe−Cr、Fe−AsLが耐熱性、耐
酸化性、耐食性に優れ、かつ安価で好ましい。
さらに金属質の場合、フォイルタイプに形成したもので
もよい。
もよい。
本発明のハニカム構造体は、多孔質てあっても非多孔質
てあってもよいが、セオライトを主成分とする吸着材、
あるいは吸着材に触媒成分を担持した吸着・触媒組成物
を相持するため、多孔質のハニカム構造体が吸着材ある
いは吸着・触媒組成物との密着性か強く熱膨張差による
吸着材あるいは吸着・触媒組成物の剥離か生ずることか
ほとんどないことから好ましい。
てあってもよいが、セオライトを主成分とする吸着材、
あるいは吸着材に触媒成分を担持した吸着・触媒組成物
を相持するため、多孔質のハニカム構造体が吸着材ある
いは吸着・触媒組成物との密着性か強く熱膨張差による
吸着材あるいは吸着・触媒組成物の剥離か生ずることか
ほとんどないことから好ましい。
次に、本発明のハニカム構造体のうち金属質ハニカム構
造体の製造方法の例を説明する。
造体の製造方法の例を説明する。
まず、所望の組成となるように、例えばFe粉末、Al
粉末、Cr粉末、又はこれらの合金粉末などにより□金
属粉末原料を調製する。次いて、このように調製された
金属粉末原料と、メチルセルロース、ポリビニルアルコ
ール等の有機バインダー、水を混合した後、この混合物
を所望のハニカム形状に押出成形する。
粉末、Cr粉末、又はこれらの合金粉末などにより□金
属粉末原料を調製する。次いて、このように調製された
金属粉末原料と、メチルセルロース、ポリビニルアルコ
ール等の有機バインダー、水を混合した後、この混合物
を所望のハニカム形状に押出成形する。
なお、金属粉末原料と有機バインダー、水の混合に際し
、水を添加する前に金属粉末にオレイン酸等の酸化防止
剤を混合するが、あるいは予め酸化されない処理を施し
た金属粉末を使用することか好ましい。
、水を添加する前に金属粉末にオレイン酸等の酸化防止
剤を混合するが、あるいは予め酸化されない処理を施し
た金属粉末を使用することか好ましい。
次に、押出成形されたハニカム成形体を、非酸化雰囲気
下1000〜1400℃で焼成する。ここで、水素を含
む非酸化雰囲気下において焼成を行なうと、有機バイン
ダーがFe等を触媒にして分解除去し、良好な焼結体を
得ることがてき、好ましい。
下1000〜1400℃で焼成する。ここで、水素を含
む非酸化雰囲気下において焼成を行なうと、有機バイン
ダーがFe等を触媒にして分解除去し、良好な焼結体を
得ることがてき、好ましい。
焼成温度か1000℃未満の場合、成形体が焼結せず、
焼成温度か1400℃を超えると得られる焼結体か変形
するため、好ましくない。
焼成温度か1400℃を超えると得られる焼結体か変形
するため、好ましくない。
なお、望ましくは、次いて、得られた焼結体の隔壁及び
気孔の表面を耐熱性金属酸化物て被覆する。この耐熱性
金属酸化物による被覆方法としては、下記の方法が好ま
しいものとして挙げられる。
気孔の表面を耐熱性金属酸化物て被覆する。この耐熱性
金属酸化物による被覆方法としては、下記の方法が好ま
しいものとして挙げられる。
■金属ハニカム構造体を酸化雰囲気中700〜1100
℃で熱処理する。
℃で熱処理する。
■Af等を焼結体の隔壁及び気孔の表面にメツキ(例え
ば気相メツキ)し、酸化雰囲気中700〜1100℃で
熱処理する。
ば気相メツキ)し、酸化雰囲気中700〜1100℃で
熱処理する。
■Al1等の金属溶湯中に浸漬し、酸化雰囲気中700
〜1100℃て熱処理する。
〜1100℃て熱処理する。
■アルミナゾル等を用い焼結体の隔壁及び気孔の表面に
被覆し、酸化雰囲気中700〜1100℃て熱処理する
。
被覆し、酸化雰囲気中700〜1100℃て熱処理する
。
尚、熱処理温度は、耐熱性、耐酸化性の点て900〜1
100℃とすることが好ましい。
100℃とすることが好ましい。
次に、得られた金属質ハニカム構造体について、後述す
る電極間に、各種の態様により抵抗調節機構を設けるこ
とが好ましい。
る電極間に、各種の態様により抵抗調節機構を設けるこ
とが好ましい。
ハニカム構造体に設ける抵抗調節機構としては、例えば
■スリットを種々の方向1位置、長さで設けること、0
貫通孔軸方向の隔壁長さを変化させること、■ハニカム
構造体の隔壁の厚さ(壁厚)を変化させるが、または貫
通孔のセル密度を変化させること、および■ハニカム構
造体のリブ部にスリットを設けること、等か好ましいも
のとして挙げられる。
■スリットを種々の方向1位置、長さで設けること、0
貫通孔軸方向の隔壁長さを変化させること、■ハニカム
構造体の隔壁の厚さ(壁厚)を変化させるが、または貫
通孔のセル密度を変化させること、および■ハニカム構
造体のリブ部にスリットを設けること、等か好ましいも
のとして挙げられる。
上記のようにして得られた金属質ハニカム構造体は、通
常その外周部の隔壁または内部に、ろう付け、溶接など
の手段によって電極を設けることにより、本発明の通電
発熱型ヒーターか作製される。
常その外周部の隔壁または内部に、ろう付け、溶接など
の手段によって電極を設けることにより、本発明の通電
発熱型ヒーターか作製される。
尚、ここていう電極とは1通電発熱型ヒーターに電圧を
かけるための端子の総称を意味し、ヒーター外周部と缶
体を直接接合したものや、アース等の端子を含む。
かけるための端子の総称を意味し、ヒーター外周部と缶
体を直接接合したものや、アース等の端子を含む。
この金属質ハニカム構造体はヒーターとして用いる場合
、全体としてその抵抗値か0.001Ω〜0.5Ωの範
囲となるように形成することか好ましい。
、全体としてその抵抗値か0.001Ω〜0.5Ωの範
囲となるように形成することか好ましい。
本発明におけるハニカム構造体のハニカム形状としては
特に限定はされないが、具体的には、例えば6〜150
0セル/In’ (0,9〜233セル/cm”)の
範囲のセル密度を有するように形成することが好ましい
、又、隔壁の厚さは50〜2000μ−の範囲か好まし
い。
特に限定はされないが、具体的には、例えば6〜150
0セル/In’ (0,9〜233セル/cm”)の
範囲のセル密度を有するように形成することが好ましい
、又、隔壁の厚さは50〜2000μ−の範囲か好まし
い。
また、上記したようにハニカム構造体は多孔質であって
も非多孔質てもよくその気孔率は制限されないが、0〜
50%、好ましくは25%未満の範囲とすることか強度
特性、耐酸化性、耐食性の面から望ましい。また、吸着
材あるいは9着・触媒組成物を担持する場合には、それ
らとの密着性の点から5%以上の気孔率を有することか
好ましい。
も非多孔質てもよくその気孔率は制限されないが、0〜
50%、好ましくは25%未満の範囲とすることか強度
特性、耐酸化性、耐食性の面から望ましい。また、吸着
材あるいは9着・触媒組成物を担持する場合には、それ
らとの密着性の点から5%以上の気孔率を有することか
好ましい。
尚、本発明においてハニカム構造体とは、隔壁により仕
切られた多数の貫通孔を有する一体構造をいい、例えば
貫通孔の断面形状(セル形状)は円形、多角形、コルゲ
ート形等の各種の任意な形状が使用てきる。
切られた多数の貫通孔を有する一体構造をいい、例えば
貫通孔の断面形状(セル形状)は円形、多角形、コルゲ
ート形等の各種の任意な形状が使用てきる。
本発明の通電発熱型ヒーターは、上記したゼオライトを
主成分とする吸着材、あるいはそれに触媒成分を相持さ
せた吸着・触tILIIi成物をハニカム構造体に被覆
して製造される。ハニカム構造体に被覆される吸着材あ
るいは吸着・触媒組成物の膜厚ハ、10〜100μmの
範囲とするのが好ましい。10pm未満では耐久性に問
題があり、100gmを超えると圧力損失が大きくなり
好ましくない。
主成分とする吸着材、あるいはそれに触媒成分を相持さ
せた吸着・触tILIIi成物をハニカム構造体に被覆
して製造される。ハニカム構造体に被覆される吸着材あ
るいは吸着・触媒組成物の膜厚ハ、10〜100μmの
範囲とするのが好ましい。10pm未満では耐久性に問
題があり、100gmを超えると圧力損失が大きくなり
好ましくない。
吸着材あるいは吸着・触媒組成物のハニカム構造体への
被覆は、一般にこれらの成分のスラリーを用い、スラリ
ー塗布やハニカム構造体の浸漬等により行なうことかで
きる。
被覆は、一般にこれらの成分のスラリーを用い、スラリ
ー塗布やハニカム構造体の浸漬等により行なうことかで
きる。
[実施例]
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが
、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。
、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。
(実施例1)
平均粒[10,20,22μm(DFe粉、Fe−AJ
l粉(Aj150wt$ )、Fe−Cr粉(Cr50
wt駕)の原料を用い、Fe−22Cr−5All(重
量%)の組成になるよう原料を配合し、これに有機バイ
ンダー(メチルセルロース)と酸化防止剤(オレイン酸
)、水を添加して坏土を調製し、リブ厚411、貫通孔
数400.セル/ ln”(cpi’)の四角セルより
なるハニカムを押出し成形し、乾燥後H2雰囲気下13
00℃で焼成し、その後空気中、1000℃で熱処理を
行った。得られたハニカム構造体の気孔率は22%てあ
り、平均細孔径は5μmであった。
l粉(Aj150wt$ )、Fe−Cr粉(Cr50
wt駕)の原料を用い、Fe−22Cr−5All(重
量%)の組成になるよう原料を配合し、これに有機バイ
ンダー(メチルセルロース)と酸化防止剤(オレイン酸
)、水を添加して坏土を調製し、リブ厚411、貫通孔
数400.セル/ ln”(cpi’)の四角セルより
なるハニカムを押出し成形し、乾燥後H2雰囲気下13
00℃で焼成し、その後空気中、1000℃で熱処理を
行った。得られたハニカム構造体の気孔率は22%てあ
り、平均細孔径は5μmであった。
上記方法により得られた外径90■■φ、長さ50■I
のハニカム構造体上に、 Si/Al比48のH−ZS
M−5が95wtXに、バインターとして5wtzのベ
ーマイトを添加し、さらに硝酸を適量添加したスラリー
を501Lm被覆コートし、乾燥。
のハニカム構造体上に、 Si/Al比48のH−ZS
M−5が95wtXに、バインターとして5wtzのベ
ーマイトを添加し、さらに硝酸を適量添加したスラリー
を501Lm被覆コートし、乾燥。
焼成することにより、七オライドを主成分とする吸着材
が担持されたハニカム構造体を得、その後、第1図に示
すように、その外壁lO上に2ケ所電極11をセットし
た。又、第1図に示すように、70■■の長さのスリッ
ト12を貫通孔の軸方向に6個所設け(両端のスリット
長は50■■)、かつスリット12間のセル数が7個(
約10m寵)となるように形成した。さらに、スリット
12の外周部13にはジルコニア系の耐熱性SaW着剤
を充填して絶縁部とし、通電発熱型ヒーターを作製した
。
が担持されたハニカム構造体を得、その後、第1図に示
すように、その外壁lO上に2ケ所電極11をセットし
た。又、第1図に示すように、70■■の長さのスリッ
ト12を貫通孔の軸方向に6個所設け(両端のスリット
長は50■■)、かつスリット12間のセル数が7個(
約10m寵)となるように形成した。さらに、スリット
12の外周部13にはジルコニア系の耐熱性SaW着剤
を充填して絶縁部とし、通電発熱型ヒーターを作製した
。
このようにして得られた通電発熱型ヒーターを、主モノ
リス触媒である市販の三元触媒(担体かセラミック質て
、リツ厚611、貫通孔数400セル/1n2の四角セ
ルよりなるハニカム構造体)の上流側(前方)に設置し
、触媒コンバーターを作製した。
リス触媒である市販の三元触媒(担体かセラミック質て
、リツ厚611、貫通孔数400セル/1n2の四角セ
ルよりなるハニカム構造体)の上流側(前方)に設置し
、触媒コンバーターを作製した。
次いで、この触媒コンバーターについて、下記の如く評
価を行なった。
価を行なった。
すなわち、エンジン始動時の性能を確認するために、排
気量2400ccの自動車を用い、FTPにおけるBa
glテストを実施した。
気量2400ccの自動車を用い、FTPにおけるBa
glテストを実施した。
ここで、ヒーターへの供給電圧は12V、エンジン始動
後10秒後に通電を開始し、その後40秒後に通電を停
止した。通電中はヒーター中央部のガス温度か400℃
になるよう制御した。また、エンジン始動後50秒間、
200M/■inで二次空気を触媒コンバーターに導入
した。
後10秒後に通電を開始し、その後40秒後に通電を停
止した。通電中はヒーター中央部のガス温度か400℃
になるよう制御した。また、エンジン始動後50秒間、
200M/■inで二次空気を触媒コンバーターに導入
した。
得られた結果を表1に示す。
(実施例2)
ヒーターへの通電をエンジンクランク直後に実施した以
外は、実施例1と同様の条件て評価を行なった。結果を
表1に示す。
外は、実施例1と同様の条件て評価を行なった。結果を
表1に示す。
(比較例1)
触媒コンバーターとして、市販三元触媒のみを用い、又
二次空気の供給も行なわないて、実施例1と同様の条件
て評価を行なった。結果を表1に示す。
二次空気の供給も行なわないて、実施例1と同様の条件
て評価を行なった。結果を表1に示す。
(比較例2)
ヒーターに通電しないこと以外は、実施例1と同様の条
件て評価を行なった。結果を表1に示す。
件て評価を行なった。結果を表1に示す。
(実施例3)
実施例1のゼオライト吸着材の代りに、ゼオライトの吸
着・触媒組成物を被覆したものを用いた。
着・触媒組成物を被覆したものを用いた。
ゼオライトの吸着・触媒組成物は以下のように調製した
。
。
ゼオライトとしテsi/Al比が48のH−ZSM−5
を用い、これを1O−2■01/iのカチオン型白金錯
塩((CN)13)4PtC1□)水溶液に浸漬し、9
0℃で24時間還流することによりイオン交換した。次
いで得られたゼオライトを真空濾過しなから水洗を5回
繰り返し、100℃で16時間乾燥した後、550℃て
3時間焼成してptをイオン交換したゼオライトを得た
。
を用い、これを1O−2■01/iのカチオン型白金錯
塩((CN)13)4PtC1□)水溶液に浸漬し、9
0℃で24時間還流することによりイオン交換した。次
いで得られたゼオライトを真空濾過しなから水洗を5回
繰り返し、100℃で16時間乾燥した後、550℃て
3時間焼成してptをイオン交換したゼオライトを得た
。
次に、市販のγ−AJ1203 (BET比表面積:
200m”/g) 40部と、酢酸セリウムとCeO
2粉をCeO2換算て10部、上記で得られたイオン交
換ゼオライト50部に、酢酸を適量添加して形成したス
ラリーを用い、実施例1と同様のハニカム構造体上に5
0μm被覆し、乾燥・焼成した。さらに、 ptとRh
とをγ−A !1203 ・CeO□上に含浸・相持
し、焼成工程を経て最終的にPt/Rh = 19/
1で、30 gift3相持したゼオライトを主成分と
する吸着・触媒組成物を得た。
200m”/g) 40部と、酢酸セリウムとCeO
2粉をCeO2換算て10部、上記で得られたイオン交
換ゼオライト50部に、酢酸を適量添加して形成したス
ラリーを用い、実施例1と同様のハニカム構造体上に5
0μm被覆し、乾燥・焼成した。さらに、 ptとRh
とをγ−A !1203 ・CeO□上に含浸・相持
し、焼成工程を経て最終的にPt/Rh = 19/
1で、30 gift3相持したゼオライトを主成分と
する吸着・触媒組成物を得た。
この吸着・触媒組成物を用いて実施例1と同様の触媒コ
ンノ、<−ターを作製し、これを実施例1と同様の条件
て評価を行なった。結果を表1に示す。
ンノ、<−ターを作製し、これを実施例1と同様の条件
て評価を行なった。結果を表1に示す。
(実施例4)
ヒーターへの通電をエンジン始動直後に実施した以外は
、実施例3と同様の条件で評価を行なった。結果を表1
に示す。
、実施例3と同様の条件で評価を行なった。結果を表1
に示す。
(実施例5)
ゼオライトを主成分とする吸着・触媒組成物を市販の三
元触媒の後方(下流側)に設置した以外は、実施例4と
同一の方杖て評価を行なフた。その結果を表1=示す。
元触媒の後方(下流側)に設置した以外は、実施例4と
同一の方杖て評価を行なフた。その結果を表1=示す。
(比較例3)
ヒーターに通電しないこと以外は、実施例3と同様の条
件で評価を行なった。その結果を表1に示す。
件で評価を行なった。その結果を表1に示す。
(以下、余白)
表1
()内の数字:辻鮫例1の数値を100としたときの各
エミッションの相対値 [発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれは、ゼオライトによ
る吸着効果とヒーターへの通電発熱の相乗効果により、
排ガス中の各エミッション、特にHC,Coの浄化か大
きく改善され、大気中への排出量を大幅に低減すること
かできる。
エミッションの相対値 [発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれは、ゼオライトによ
る吸着効果とヒーターへの通電発熱の相乗効果により、
排ガス中の各エミッション、特にHC,Coの浄化か大
きく改善され、大気中への排出量を大幅に低減すること
かできる。
また、ゼオライトの吸着・触媒組成物を用いる場合、ゼ
オライトの吸着効果と特異的な触媒作用とか相まって排
ガス中の各エミッションの浄化性能が更に向上する。
オライトの吸着効果と特異的な触媒作用とか相まって排
ガス中の各エミッションの浄化性能が更に向上する。
第1図は本発明に係る通電発熱型ヒーターの一実施例を
示す説明図である。 10−−・外壁、11−・・電極、12−・・スリット
、13−・・スリットの外周部。
示す説明図である。 10−−・外壁、11−・・電極、12−・・スリット
、13−・・スリットの外周部。
Claims (8)
- (1)多数の貫通孔を有するハニカム構造体に、ゼオラ
イトを主成分とする吸着材を被覆するとともに、通電の
ための少なくとも2つの電極を設け、前記ハニカム構造
体における貫通孔内のガス流体を加熱することを特徴と
する通電発熱型ヒーター。 - (2)多数の貫通孔を有するハニカム構造体に、ゼオラ
イトを主成分とした吸着材に触媒成分を担持させた吸着
・触媒組成物を被覆するとともに、通電のための少なく
とも2つの電極を設け、前記ハニカム構造体における貫
通孔内のガス流体を加熱することを特徴とする通電発熱
型ヒーター。 - (3)電極間に抵抗調節機構を設けた請求項1または2
記載の通電発熱型ヒーター。 - (4)ゼオライトとして、Si/Al比が40以上の高
シリカゼオライトを用いる請求項1、2または3記載の
通電発熱型ヒーター。 - (5)吸着・触媒組成物が、(a)Pt、Pd、Rh、
Ir及びRuから選択される少なくとも1種の貴金属と
イオン交換されたSi/Al比が40以上の高シリカゼ
オライトと、(b)Pt、Pd、Rh、Ir及びRuか
ら選択される少なくとも1種の貴金属を含有する耐熱性
酸化物とからなる組成物である、請求項2、3または4
記載の通電発熱型ヒーター。 - (6)ハニカム構造体が、粉末原料をハニカム状に成形
し焼結させたものである請求項1〜5のいずれかに記載
の通電発熱型ヒーター。 - (7)抵抗調節機構がスリットである請求項3〜6のい
ずれかに記載の通電発熱型ヒーター。 - (8)主モノリス触媒の上流側または下流側、あるいは
主モノリス触媒と主モノリス触媒の間に、請求項1〜7
のいずれかに記載の通電発熱型ヒーターを配設したこと
を特徴とする触媒コンバーター。
Priority Applications (13)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30543090A JP2915549B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 通電発熱型ヒーター及び触媒コンバーター |
US07/765,059 US5296198A (en) | 1990-11-09 | 1991-09-24 | Heater and catalytic converter |
CA002054462A CA2054462C (en) | 1990-11-09 | 1991-10-29 | Heater and catalytic converter |
EP91310232A EP0485179B2 (en) | 1990-11-09 | 1991-11-05 | Heater and catalytic converter |
DE69127377T DE69127377T3 (de) | 1990-11-09 | 1991-11-05 | Adsorbtionsmittel zur Reinigung von Automobil-Abgasen und Verfahren zur Kontrolle von unverbrannten Kohlenwasserstoffen aus Brennkraftmaschinen |
EP94117307A EP0638710B2 (en) | 1990-11-09 | 1991-11-05 | Adsorbent for purification of automobile exhaust gas and method of controlling emission of unburnt hydrocarbons from internal combustion engine |
DE69109623T DE69109623T4 (de) | 1990-11-09 | 1991-11-05 | Heizgerät und Katalysatoreinrichtung. |
ES94117307T ES2108353T3 (es) | 1990-11-09 | 1991-11-05 | Adsorbente para la purificacion de gases de escape de automovil y procedimiento de control de la emision de hidrocarburos inquemados de un motor de combustion interna. |
DE69109623A DE69109623D1 (de) | 1990-11-09 | 1991-11-05 | Heizgerät und Katalysatoreinrichtung. |
ES91310232T ES2073692T5 (es) | 1990-11-09 | 1991-11-05 | Calentador y convertidor catalitico. |
AU87056/91A AU646900B2 (en) | 1990-11-09 | 1991-11-06 | Heater and catalytic converter |
US08/152,057 US5538698A (en) | 1990-11-09 | 1993-11-16 | Heater and catalytic converter |
US08/857,585 US6869573B2 (en) | 1990-11-09 | 1997-05-16 | Heater and catalytic converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30543090A JP2915549B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 通電発熱型ヒーター及び触媒コンバーター |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04179819A true JPH04179819A (ja) | 1992-06-26 |
JP2915549B2 JP2915549B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=17945041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30543090A Expired - Fee Related JP2915549B2 (ja) | 1990-11-09 | 1990-11-09 | 通電発熱型ヒーター及び触媒コンバーター |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2915549B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000189757A (ja) * | 1998-12-30 | 2000-07-11 | Volvo Ab | 触媒式浄化デバイス |
JP2002089243A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-27 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の排気浄化装置 |
US7425312B2 (en) | 2002-04-24 | 2008-09-16 | Nissan Motor Co., Ltd. | Hydrocarbon trapping device |
JP2013124590A (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | Toyota Motor Corp | ハニカム構造ユニット |
-
1990
- 1990-11-09 JP JP30543090A patent/JP2915549B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000189757A (ja) * | 1998-12-30 | 2000-07-11 | Volvo Ab | 触媒式浄化デバイス |
JP2002089243A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-27 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の排気浄化装置 |
US7425312B2 (en) | 2002-04-24 | 2008-09-16 | Nissan Motor Co., Ltd. | Hydrocarbon trapping device |
JP2013124590A (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | Toyota Motor Corp | ハニカム構造ユニット |
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---|---|
JP2915549B2 (ja) | 1999-07-05 |
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